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污泥和餐厨垃圾联合干法中温厌氧消化性能研究

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环境科学 2013年第1期34卷 321-327页

作者：段妮娜董滨李江华戴翎翎戴晓虎同济大学环境科学与工程学院城市污染控制国家工程研究中心上海200092

采用完全混合式反应器R1～R5(进料脱水污泥与餐厨垃圾的湿重混合比分别为1:0、4:1、3:2、2:3和0:1),在半连续运行的状态下,考察了停留时间(solid retention time,SRT)为20 d时脱水污泥和餐厨垃圾混合干法厌氧消化的产气性能、有机质降... 详细信息

采用完全混合式反应器R1～R5(进料脱水污泥与餐厨垃圾的湿重混合比分别为1:0、4:1、3:2、2:3和0:1),在半连续运行的状态下,考察了停留时间(solid retention time,SRT)为20 d时脱水污泥和餐厨垃圾混合干法厌氧消化的产气性能、有机质降解性能和系统稳定性.结果表明,随着进料中餐厨垃圾所占比例的增大,系统的产气率和甲烷产率呈上升趋势,产气中甲烷含量呈下降趋势,污泥中添加餐厨垃圾有助于在利用原有消化罐容积的前提下显著提高有机负荷和体积产气率.餐厨垃圾比例越大,混合物料的水解速率常数越大,有机质降解率越高,R1～R4中有机质水解速率常数分别为0.25、0.61、1.09和1.56 d-1,有机质降解率分别为37.4%、50.6%、60.7%和68.2%,水解速率差异是导致VS降解率不同的主要原因.随着餐厨垃圾比例的增大,系统内pH、总碱度(total alkalinity,TA)、总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)和游离氨氮(free ammonianitrogen,FAN)呈下降趋势,当污泥中添加的餐厨垃圾提高60%时,系统内pH、总碱度、总氨氮和游离氨氮分别下降6%、16%、22%和75%.游离氨和Na+分别是影响污泥和餐厨垃圾单独干法消化稳定性的重要因素,污泥和餐厨垃圾混合消化可降低潜在抑制性物质的浓度,显著提高系统稳定性.

关键词：厌氧高含固脱水污泥餐厨垃圾水解速率

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低温短时热水解对剩余污泥厌氧消化的影响

同济大学学报（自然科学版） 2013年第5期41卷 716-721页

作者：董滨刘晓光戴翎翎戴晓虎同济大学城市污染控制国家工程研究中心上海200092 同济大学环境科学与工程学院上海200092

研究了70～120℃,20min热水解预处理对剩余污泥有机物溶出、重金属释放及厌氧消化的影响.试验结果表明,化学需氧量、碳水化合物、蛋白质、DNA及氨氮(NH4—N)等指标的溶出在110℃以下都随着温度增加而增加,且在90～100℃之间有显著跳跃... 详细信息

研究了70～120℃,20min热水解预处理对剩余污泥有机物溶出、重金属释放及厌氧消化的影响.试验结果表明,化学需氧量、碳水化合物、蛋白质、DNA及氨氮(NH4—N)等指标的溶出在110℃以下都随着温度增加而增加,且在90～100℃之间有显著跳跃性增长,在120℃反而有所下降.污泥中微生物细胞在100℃时破裂.通过研究挥发性固体(VS)去除率和沼气产率来表征低温热水解对厌氧消化的影响,这2项指标均在110℃取得最大值.在上述研究基础上进行了相关性分析及回归分析,结果表明,所有的有机物溶出指标及厌氧消化性能均与预处理温度有显著的相关性,而单位降解VS产气与碳水化合物及蛋白质的溶出率呈很好的多元线性关系.

关键词：低温热水解溶出剩余污泥厌氧消化

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餐厨垃圾中温干法厌氧消化快速启动实验研究

环境科学学报 2012年第10期32卷 2584-2590页

作者：董滨王凯丽段妮娜戴翎翎戴晓虎同济大学环境科学与工程学院上海200092

为研究餐厨垃圾在进行干法厌氧消化时,利用高含固率消化液作为接种物进行快速启动的可行性,采用两组分别含有低含固率消化液和高含固率消化液的平行反应器,研究了在(35±1)℃完全混合反应器(CSTR)中进行的餐厨垃圾干法厌氧消化的启动性... 详细信息

为研究餐厨垃圾在进行干法厌氧消化时,利用高含固率消化液作为接种物进行快速启动的可行性,采用两组分别含有低含固率消化液和高含固率消化液的平行反应器,研究了在(35±1)℃完全混合反应器(CSTR)中进行的餐厨垃圾干法厌氧消化的启动性能.结果表明,在同样43d的启动过程中,使用高含固率消化液作为接种物的反应器的有机负荷可成功地增加到10.0kg·m-3·d-1(以VS计),而使用低含固率消化液作为接种物的反应器的有机负荷只能达到3.5kg·m-3·d-1(以VS计).与传统启动相比,快速启动没有停滞期,且拥有较短的恢复期;快速启动的启动速度是传统启动的2.5倍.恢复期之后,在相同的有机负荷下,快速启动的沼气和甲烷产率、甲烷产量及VS降解率都较传统启动呈现出较好的性能.

关键词：干法厌氧消化餐厨垃圾快速启动中温

剩余污泥厌氧消化过程重金属形态转化及生物有效性分析

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农业环境科学学报 2012年第8期31卷 1630-1638页

作者：刘晓光董滨戴翎翎戴晓虎城市污染控制国家工程研究中心同济大学环境科学与工程学院上海200092

为研究污泥厌氧消化过程中物理化学性质的变化对典型重金属形态转化的影响,对其农用的可行性及生物有效性进行评估,对取自某城市污水处理厂的剩余污泥进行了序批式厌氧消化实验,在试验过程中测定了污泥理化学性质,采用Tessier分步提取... 详细信息

为研究污泥厌氧消化过程中物理化学性质的变化对典型重金属形态转化的影响,对其农用的可行性及生物有效性进行评估,对取自某城市污水处理厂的剩余污泥进行了序批式厌氧消化实验,在试验过程中测定了污泥理化学性质,采用Tessier分步提取法提取了污泥样品中的典型重金属,并采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)测定各形态重金属含量及总量。结果表明,厌氧消化过程中重金属的形态发生了显著变化,由不稳定态向比较稳定的残渣态和有机结合态转变,某些重金属形态与污泥理化性质如pH、碱度、VS/TS及氨氮显著相关。厌氧消化可以有效地降低污泥中重金属的潜在迁移能力和生物有效性,经厌氧消化后污泥可以更好地进行土地利用。

关键词：形态分析重金属剩余污泥厌氧消化

基于固相萃取及高效液相色谱-荧光检测分析的污泥中氟喹诺酮类抗生素研究方法的开发

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环境科学 2016年第4期37卷 1553-1561页

作者：戴晓虎薛勇刚刘华杰戴翎翎严寒李宁同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

氟喹诺酮类抗生素（FQs）作为常见的药品和个人护理用品（PPCPs）在环境中广泛存在.由于在生物体内很难被代谢,FQs会通过粪尿排泄等途径进入城市污水处理系统并最终富集到污泥中.并且,由于其在环境中的累积效应,FQs的存在极易增强致病... 详细信息

氟喹诺酮类抗生素（FQs）作为常见的药品和个人护理用品（PPCPs）在环境中广泛存在.由于在生物体内很难被代谢,FQs会通过粪尿排泄等途径进入城市污水处理系统并最终富集到污泥中.并且,由于其在环境中的累积效应,FQs的存在极易增强致病菌的耐药性,限制了污泥的后续资源化利用.为得到适用于污泥中FQs的分析方法,进一步把握FQs在污水及污泥处理过程中的固/液分配及降解规律,研究中选择4种代表性FQs：氧氟沙星（OFL）、诺氟沙星（NOR）、环丙沙星（CIP）和洛美沙星（LOM）为研究对象,并通过所设计的正交试验,考察了固相萃取材料、萃取体系p H、洗脱剂对FQs的固相萃取效率的影响,在此基础上进一步优化了固相样品中FQs的提取方法,最终建立了细胞破碎,碱式提取（三乙胺/甲醇/水以5/25/75混合）,固相萃取富集（SPE）,磷酸-三乙胺溶液为缓冲盐流动相,甲醇为有机流动相,梯度荧光扫描的高效液相色谱-荧光（HPLCFLD）检测方法.液态样品中4种FQs的加标回收率采用新方法后可达到82%-103%;固态样品中4种FQs的加标回收率也可达到71%-101%.同时,为进一步确认不同运行条件对污泥吸附FQs能力的影响,针对好氧、缺氧和厌氧污泥分别进行了吸附试验研究,发现处于不同活性状态的污泥（厌氧、缺氧和好氧污泥）对FQs的吸附能力呈现出递减的趋势,但对FQs的吸附率都达到90%以上.该结论也证实了实际污水处理厂所去除的50%的FQs主要是通过污泥吸附这一途径实现的.

关键词：氟喹诺酮类抗生素液相色谱萃取富集污泥固/液相分配

热处理对脱水污泥溶解特性及厌氧消化性能的影响

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环境工程学报 2012年第7期6卷 2422-2426页

作者：沙超段妮娜董滨戴翎翎戴晓虎同济大学环境科学与工程学院城市污染控制国家工程研究中心上海200092

分别对脱水污泥在100、130和170℃条件下进行热处理,研究热处理对脱水污泥溶解特性的影响。此外,在半连续式完全混合反应器中进行厌氧消化实验研究不同热处理污泥的厌氧消化性能。实验结果表明,在100、130和170℃条件下,污泥COD溶解率... 详细信息

分别对脱水污泥在100、130和170℃条件下进行热处理,研究热处理对脱水污泥溶解特性的影响。此外,在半连续式完全混合反应器中进行厌氧消化实验研究不同热处理污泥的厌氧消化性能。实验结果表明,在100、130和170℃条件下,污泥COD溶解率由处理前的5.23%分别提高至20.08%、22.50%和27.20%,脱水污泥热处理规律和效果与高含水率污泥(总固体含量<5%)基本一致。经130℃2 h和170℃30 min高温热处理后污泥甲烷产率显著提高,较原泥分别提高24.64%和38.61%,沼气中甲烷含量稍有降低。

关键词：脱水污泥热处理溶解性COD 挥发性脂肪酸甲烷产率

游离氨调控对污泥高含固厌氧消化反应器性能的影响

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环境科学 2017年第2期38卷 679-687页

作者：戴晓虎何进严寒李宁丁月玲董滨戴翎翎同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

污泥高含固厌氧消化系统中,过高的游离氨(free ammonia nitrogen,FAN)浓度被认为是影响其产气性能的主要因素之一.通过降低pH和提高总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)浓度两种方法,考察了进料含固率为15%的中温半连续污泥高含固厌氧... 详细信息

污泥高含固厌氧消化系统中,过高的游离氨(free ammonia nitrogen,FAN)浓度被认为是影响其产气性能的主要因素之一.通过降低pH和提高总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)浓度两种方法,考察了进料含固率为15%的中温半连续污泥高含固厌氧消化反应器在这两种游离氨调控措施下的性能表现.结果表明,随着TAN的提高,FAN从(400±174)mg·L^(-1)提升至(526±25)mg·L^(-1),日产沼气量从(11.9±0.3)L·d-1降低到(10.3±0.2)L·d-1,挥发性固体(volatile solid,VS)降解率降低了33.7%;同时,当通过降低pH使得FAN从(330±99)mg·L^(-1)下降至(47±13)mg·L^(-1)时,日沼气产量也从(14.4±1.1)L·d-1下降到(10.8±0.3)L·d-1,VS降解率降低了26.9%,系统性能并没有随着FAN的下降而提升.随着pH调控的停止,游离氨浓度逐步回升至300 mg·L^(-1),系统性能也恢复至调控之前的水平,表明pH调控的过程产生了游离氨浓度控制之外的抑制性作用.最后,通过对细菌和古菌的多样性分析以及甲烷菌的定量PCR分析,可以发现两个反应器系统产气性能的变化都伴随着细菌种群结构的明显变化.污泥高含固厌氧消化系统中过高的FAN(>500 mg·L^(-1))使得降解蛋白的细菌的主要种群由Tepidimicrobium和Proteiniborus转变为Anaerobranca.而通过降低pH来控制游离氨浓度之后,一些糖类和蛋白质类发酵细菌的活性也受到影响,并导致这些物质水解效率的下降,进而由于产甲烷菌的基质供给量的不足而削弱系统的产气性能.

关键词：游离氨氨抑制脱水污泥厌氧消化高含固

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高温热水解对高含固污泥中磷的形态转化影响

中国环境科学 2018年第4期38卷 1391-1396页

作者：周思琦戴晓虎戴翎翎彭信子刘志刚同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

通过正交实验、单因素温度影响实验,利用SMT磷分级提取法研究了高温热水解后高含固污泥中磷的形态转化.结果表明,120℃~160℃的高温热水解可以将高含固污泥中14.80%以上的有机磷转化为无机磷,影响因素对无机磷/总磷的影响大小顺序为:热... 详细信息

通过正交实验、单因素温度影响实验,利用SMT磷分级提取法研究了高温热水解后高含固污泥中磷的形态转化.结果表明,120℃~160℃的高温热水解可以将高含固污泥中14.80%以上的有机磷转化为无机磷,影响因素对无机磷/总磷的影响大小顺序为:热水解温度>热水解时间>氧化剂含量>pH值,随着温度的升高,高含固污泥中无机磷/总磷也从79.13%增加至95.87%;当热水解温度为160℃、时间为40min时,高含固污泥中无机磷含量由原泥的18.30mg/g增至20.49mg/g,无机磷/总磷由80.83%增至96.97%.结果为实现污泥中磷的回收利用奠定基础,同时为"高温热水解+高含固厌氧消化"工艺的优化提供新思路.

关键词：高温热水解磷形态高含固污泥无机磷总磷

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污泥产短链脂肪酸微生物的研究进展

环境工程 2015年第5期33卷 5-9,53页

作者：傅翔戴翎翎张栋戴晓虎同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

厌氧消化系统微生物是生物降解有机物工艺的核心。系统综述了厌氧消化产短链脂肪酸的微生物种类及其种类间的代谢关系,重点阐述了污泥中基质、温度、p H值、碳氮比和污泥停留时间等因素对污泥厌氧消化产短链脂肪酸微生物的生物多样性、... 详细信息

厌氧消化系统微生物是生物降解有机物工艺的核心。系统综述了厌氧消化产短链脂肪酸的微生物种类及其种类间的代谢关系,重点阐述了污泥中基质、温度、p H值、碳氮比和污泥停留时间等因素对污泥厌氧消化产短链脂肪酸微生物的生物多样性、优势种群及产物的影响,介绍了促进污泥厌氧发酵产短链脂肪酸微生物活性的研究进展,展望了通过调控主要影响因素实现对厌氧消化系统微生物优势种群的控制。

关键词：污泥厌氧消化短链脂肪酸微生物学特性影响因素